Слияния нейтронных звезд прольют свет на природу кварковой материи
За последнее десятилетие нейтронные звезды и их слияния стали для физиков главной «лабораторией» для изучения взаимодействий в плотной кварковой материи. Ученые довольно далеко продвинулись в понимании процессов внутри самих нейтронных звезд. Но что происходит с материей, когда такие звезды сливаются? Ученые нашли способ это смоделировать.
Нейтронные звезды — массивные и компактные остатки старых звезд, которые образуются после вспышки сверхновой. В двойных звездах порой оба светила превращаются в нейтронные звезды. Иногда их остатки сближаются и сливаются, создавая мощные гравитационные волны. От близкого гравитационного взаимодействия друг с другом звезды нагреваются, форма их искривляется, материя внутри сжимается еще больше. В таких экстремальных условиях протоны и нейтроны распадаются, образуя кварковую материю. Кстати, по расчетам, с вероятностью 80-90 процентов такая материя есть и внутри «спокойных» нейтронных звезд. И пока исследователи не понимают, как работать с этой материей даже в рамках теоретических расчетов.
Астрофизикам важно понимать, как ведет себя кварковая материя на последнем этапе слияния двух нейтронных звезд, чтобы правильно расшифровывать гравитационные волны от таких событий.
«Для теоретиков описание слияний нейтронных звезд — крайне сложная задача, потому что, исходя из опыта, все традиционные теоретические методы так или иначе ломаются в этих экстремальных, зависящих от времени системах», — объяснил профессор Алекси Вуоринен (Aleksi Vuorinen) из Хельсинкского университета (Финляндия).
Чтобы расшифровать гравитационные волны, нужны точные модели слияний нейтронных звезд. Для создания этих моделей необходимы формулы диссипации (рассеяния) и распределения энергии в материи нейтронной звезды в таких экстремальных условиях. Их главный коэффициент — объемная вязкость, описывающая потери энергии в системе, плотность в которой регулярно меняется, то есть материя в ней сжимается и разжимается. Именно это происходит с кварковой материей внутри близко кружащихся нейтронных звезд.
Объемная вязкость кварковой материи сильно зависит от взаимодействий между кварками. Тем не менее разброс значений тут меньше, чем между кварковой и ядерной материей. Значит, по объемной вязкости можно выявлять образование кварковой материи в слияниях нейтронных звезд.
В новой работе, опубликованной в Physical Review Letters, ученые вывели объемную вязкость кварковой материи по двум теориям: голографической дуальности и теории возмущений. В первой метод не позволяет напрямую описать кварковую материю, зато он работает на модели с почти теми же свойствами. Вторая теория как раз работает с кварковой материей, но только когда та находится в еще более плотном состоянии, чем в нейтронных звездах.
Авторы работы определили термодинамический отклик кварковой материи на изменения в соотношениях ароматов кварков. Оказалось, что внутри нейтронных звезд (в диапазоне их температур и плотностей) именно взаимодействия и изменения ароматов кварков определяют зависимость кварковой материи от температуры. По этим теоретическим расчетам исследователи вывели формулу объемной вязкости для кварковой материи.
Важно, что две рассмотренные учеными теории дали схожие формулы. Так удалось подтвердить, что пик объемной вязкости кварковой материи происходит при более низких температурах, чем у ядерной материи. Полученные формулы позволят создать точные модели слияния нейтронных звезд.
«Также эти выводы помогут интерпретировать результаты наблюдений. Мы можем, к примеру, найти эффекты вязкости в будущих данных по гравитационным волнам, и их отсутствие покажет нам, что в слиянии нейтронных звезд образовалась кварковая материя», — объяснил Нико Джокело, один из авторов новой работы.
Telegram 
Дзен 
VK Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
Международная группа ученых обнаружила следы трех неизвестных ранее правителей Ассирийской империи, существование которых ставит под сомнение полноту и объективность древних хроник. Исследователи доказали, что царские списки, считавшиеся более века незыблемым источником, составляли с учетом политической цензуры.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Большинство месторождений в Ямало-Ненецком автономном округе расположены в зоне вечной мерзлоты. Состояние многолетнемерзлого грунта напрямую влияет на устойчивость дорог, зданий, производственных и жилых объектов. Чтобы усилить контроль за состоянием инфраструктуры месторождения, «Газпром нефть» начала использовать новую систему лазерного аэромониторинга. Технология позволяет существенно повысить экологическую безопасность и усилить надежность добычи в Арктике.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина разработали первый отечественный гелеобразователь для гидроразрыва пласта на основе сжиженных углеводородных газов. Разработка позволяет заместить импортные реагенты, необходимые для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии